1.4.1 .Các phương pháp điều chế nano
1.7. THAN HOẠT TÍNH VÀ CẤU TRÚC XỐP CỦA BỀ MẶT THAN HOẠT
chất mang đó thì than hoạt tính là một chất mang có ƣu điểm vƣợt trội vì nó có diện tích bề mặt lớn, đồng thời cịn có khả năng hấp phụ lớn các tạp chất có trong mơi trƣờng tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình quang xúc tác của TiO2.
1.7. THAN HOẠT TÍNH VÀ CẤU TRÚC XỐP CỦA BỀ MẶT THAN HOẠT TÍNH TÍNH
1.7.1. Than hoạt tính
Có rất nhiều định nghĩa về than hoạt tính, tuy nhiên có thể nói chung rằng, than hoạt tính là một dạng của cacbon đã đƣợc xử lý để mang lại một cấu trúc rất xốp, do đó có diện tích bề mặt rất lớn [52, 54].
Than hoạt tính là chất hấp phụ quí và linh hoạt, đƣợc sử dụng rộng rãi cho nhiều mục đích nhƣ loại bỏ màu, mùi, vị không mong muốn và các tạp chất hữu cơ, vô cơ trong nƣớc thải công nghiệp và sinh hoạt, thu hồi dung môi, làm sạch khơng khí, trong kiểm sốt ơ nhiễm khơng khí từ khí thải cơng nghiệp và khí thải động cơ, trong làm sạch nhiều hóa chất, dƣợc phẩm, sản phẩm thực phẩm và nhiều ứng dụng trong pha khí. Chúng đƣợc sử dụng ngày càng nhiều trong lĩnh vực luyện kim để
thu hồi vàng, bạc, và các kim loại khác, làm chất mang xúc tác. Chúng cũng đƣợc biết đến trong nhiều ứng dụng trong y học, đƣợc sử dụng để loại bỏ các độc tố và vi khuẩn của một số bệnh nhất định.
Cacbon là thành phần chủ yếu của than hoạt tính với hàm lƣợng khoảng 85 – 95%. Bên cạnh đó than hoạt tính cịn chứa các ngun tố khác nhƣ hidro, nitơ, lƣu huỳnh và oxi. Các nguyên tử khác loại này đƣợc tạo ra từ nguồn nguyên liệu ban đầu hoặc liên kết với cacbon trong suốt q trình hoạt hóa và các q trình khác. Thành phần các nguyên tố trong than hoạt tính thƣờng là 88% C, 0.5% H, 0.5% N, 1%S, 6 – 7% O. Than hoạt tính thƣờng có diện tích bề mặt nằm trong khoảng 1000 đến 2500m2
/g.
1.7.2 Cấu trúc xốp của bề mặt than hoạt tính
Than hoạt tính với sự sắp xếp ngẫu nhiên của các vi tinh thể và với liên kết ngang bền giữa chúng, làm cho than hoạt tính có một cấu trúc lỗ xốp khá phát triển. Chúng có tỷ trọng tƣơng đối thấp (nhỏ hơn 2g/cm3) và mức độ graphit hóa thấp.
Lỗ xốp của than hoạt tính có 3 loại bao gồm lỗ nhỏ, lỗ trung và lỗ lớn. Mỗi nhóm này thể hiện một vai trị nhất định trong q trình hấp phụ. Lỗ nhỏ chiếm diện tích bề mặt và thể tích lớn do đó đóng góp lớn vào khả năng hấp phụ của than hoạt tính, miễn là kích thƣớc phân tử của chất bị hấp phụ không quá lớn để đi vào lỗ nhỏ. Lỗ nhỏ đƣợc lấp đầy ở áp suất hơi tƣơng đối thấp trƣớc khi bắt đầu ngƣng tụ mao quản. Lỗ trung đƣợc lấp đầy ở áp suất hơi tƣơng đối cao với sự xảy ra ngƣng tụ mao quản. Lỗ lớn có thể cho phân tử chất bị hấp phụ di chuyển nhanh tới lỗ nhỏ hơn.
Trong luận văn này, tôi sử dụng than hoạt tính Trà Bắc của Việt Nam làm chất mang. Than hoạt tính của cơng ty cổ phần Trà Bắc đƣợc sản xuất từ than sọ dừa dạng hạt, theo phƣơng pháp vật lý, hoạt hóa bằng hơi nƣớc quá nhiệt từ 850o
C đến 950 o
C. Chất lƣợng sản phẩm đƣợc kiểm sốt chặt chẽ trong q trình hoạt hóa. Than hoạt tính sọ dừa đƣợc sử dụng chủ yếu để hấp phụ chất khí và chất lỏng trong các ngành cơng nghiệp: Dầu mỏ, hóa chất, Y dƣợc, luyện vàng, chế biến thực phẩm,
lọc nƣớc, xử lý khí bị ơ nhiễm…;có tác dụng tinh chế, phân ly, khử mùi vị lạ, thu hồi các kim loại quý, làm chất xúc tác, mặt nạ phòng độc, đầu lọc thuốc lá…
Đặc tính kĩ thuật của tha hoạt tính Trà Bắc [53]: Tỷ trọng: 520-550 kg/m3
Hình dạng: Dạng hạt màu đen, hạt khơng định hình, khơ, rời, có góc cạnh. Cỡ hạt: 0,075 mm đến 4,75 mm
Bảng 1.2. Thơng số kĩ thuật của than hoạt tính Trà Bắc
Thơng số kĩ thuật Đơn vị Giá trị
Chỉ số iod mg/g 850 Độ hấp phụ CCl4 % 40 - 60 Benzene % 23 - 33 Methylene Blue ml/g 130 - 170 Chỉ số độ cứng % >=95 Độ tro % 2 - 5 Độ ẩm % =< 6 pH 7 – 8